車輛 （ECU）模擬器的液晶顯示研究

付俊坤 許勇

摘 要 伴隨著信息技術的不斷大展，汽車電子在汽車研發所占的比重日益增加。整車車載ECU數量在逐年增加；本文介紹基于STM32微控制器關于車輛ECU模擬器對液晶顯示系統的研究。在分析STM32微控制器的基礎上，詳細介紹了液晶顯示系統的硬件設計、emWin圖形庫和μc-OS-II系統在STM32平臺的移植過程。最終對液晶顯示系統進行試驗驗證，顯示出穩定的人機交互界面。

【關鍵詞】STM32微控制器 emWin圖形庫 μc-OS-II系統 移植

現階段，伴隨著液晶器件制造工藝的不斷完善和生產成本的不斷降低，液晶器件在各類電子產品中應用越來越廣泛。同時，液晶器件具有體積小、功耗低、顯示信息大、壽命長、不產生電磁輻射污染、可以顯示復雜的文字和圖片等優點。在未來的顯示終端領域將有廣闊的發展前景。汽車電子在車輛研發所占的比例也在逐年增加，車載ECU個數也在增加，本文模擬車輛ECU發送數據，并在液晶顯示屏上面顯示出數據。介紹了STM32微控制器、emWin圖形庫與μc-OS-II的內容以及移植步驟，STM32微控制器與液晶顯示屏的硬件連接、底層驅動，最終達到自己所需要的數據輸出并顯示在液晶顯示屏上面。

1 處理器與顯示器的選擇

STM32微控制器是意法半導體（ST）公司生產的32位ARM處理器。emWin圖形庫是一款用于嵌入式開發的通用圖形軟件包，其所有軟件模塊均為C語言源代碼設計，可以支持任何CPU和幾乎所有顯示器。處理器主芯片采用的是STM32F103ZET6，主頻72MHZ， CPU操作電壓范圍2.0-3.6V。此外，該款微控制器內部還集成了FSMC（靈活的靜態存儲控制器），能夠直接支持8080總線接口的LCD控制器。

本文中選用的是TFT—LCD（薄膜晶體管型）顯示屏，由驅動電路，4線模擬電阻式觸摸屏組成。顯示屏尺寸為3.2英寸，具有240*320的分辨率。應用ILI9341芯片控制液晶屏，通過TSC2046芯片控制觸摸屏。如圖1所示顯示器與處理器的硬件連接圖。

2 emWin與UC/osIII的移植和實現

2.1 emWin的移植

emWin作為一種復雜高效的圖形用戶界面，可以一直到眾多顯示控制器和操作系統中，具有模塊化的特點，并才用分層結構。主要包括應用層、圖形庫層、驅動層和硬件4個層次。

改頭文件LCDConf.h來配置emWin。LCDConf.h中的宏定義介紹了LCD顯示部分的硬件特性，據自己所需修改比如顯示屏的長、寬、高、每像素點用幾位表示、LCD控制器的類型等參數。函數包括對LCD[2]（控制器）的初始化函數，LCD顯示緩沖區的操作函數等，完成對LCD顯示硬件的直接操作

#define XSIZE_PHYS 240

#define YSIZE_PHYS 320

#define COLOR_CONVERSION GUICC_565

#define LCD_CONTROLLER 9320

#define DISPLAY_DRIVER GUIDRV_FLECOLOR

#define GUI_SWAP_XY（1）

2.2 μc-OS-II的移植

μc/OS-II是一種免費公開源代碼、為嵌入式應用而設計的完全可剝奪型的實時內核，代碼大部分是用ANSI C 編寫的，可在絕大多數微處理器上運行。uC/OS-II管理64個任務，提供郵件、隊列、信號量機制。

μc-OS-II絕大部分代碼是用標準的ANSI C編寫的，但是μc-OS-II在讀/寫處理器寄存器時，仍需要通過匯編語言來實現，主要工作在于對os_cpu.h，os_cpu_a.asm，os_cpu_c.c的移植。os_cpu.h包括了用戶#define語句定義的、與處理器相關的類型常數、宏，是為了增加代碼的可移植性

typedef unsigned char INT8U； /*無符號8位整數*/

typedef unsigned int INT16U； /*無符號16位整數*/

Stk =ptos；/*Load stack pointer*/

*（stk） =（INT32U）0x01000000L；/*xPSR*/

*（--stk） =（INT32U）task； /*Entry Point*/

*（--stk） =（INT32U）0xFFFFFFFE； /*LR*/

通過調用OSStartHighRdy使系統啟動函數OSStart（）運行。調用OSSched（）實現OSCtxSw（）任務級切換，調用OSTimeTick（）和OSIntExit（）用于維持執行中斷服務和系統內部定時。最后恢復CPU寄存器，執行中斷返回指令。

3 實驗結果

首先初始化STM32F103[4]微控制器，主要對其內部的系統時鐘、通用I/O口、中斷控制器、CAN控制器和定時器等資源進行設置；接著對emWin圖形庫、μc/OSII運行系統主要程序初始化。系統根據實際的顯示要求，對主要程序中的任務設置了不同的優先級，保證了系統中不同任務的有序運行。為驗證該液晶顯示系統的顯示效果，在自己收集的不同型號的ECU數據，按照一定的頻率和報文格式發送至液晶顯示。將文中的液晶顯示系統應用到車輛ECU模擬器中，以玉柴型儀表從CAN總線接受報文為例，將報文顯示到液晶顯示屏上面。顯示結果可從圖2看出。

4 結論

本文以STM32微控制器和2.8in的TFT-LCD液晶屏作為硬件基礎，軟件方面采用了emWin圖形庫和μc-OS-II系統，通過倆者的結合，完成了一種液晶顯示系統。滿足不同場合的顯示要求，有很強的使用價值。

參考文獻

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[2]陳新，蒲慶文.基于emWin圖形庫的電動汽車液晶儀表設計[J].儀表技術與傳感器，2013（7）：105-107.

[3]Joseph Yiu.The Definitive Guide to the ARM Cortex-M3[M].北京：北京航空航天大學出版社，2009.

[4]孫書鷹，陳志佳，寇超.新一代嵌入式微控制器STM32F103開發與應用[J].微型計算機應用，2010，31（12）：59-63.

[5]李玉剛.嵌入式操作系統μc-OS-II在ARM上的移植研究[J].微計算機信息.2010，8（2）：97-99.

作者簡介

付俊坤（1987-），男，河南鶴壁浚縣人。現就讀桂林電子科技大學。研究方向汽車電子嵌入式。

作者單位

桂林電子科技大學 廣西壯族自治區桂林市 541004